[发明专利]双向脉冲镀银方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学镀银领域，特别是航空器零件脉冲镀银技术，也适用于其它领域的钢、耐热合金、铜及铜合金零件镀银处理以获得镀银层性能优良的耐磨性及更高的硬度。

背景技术

镀银层是一种贵金属镀层,它作为功能性镀层起润滑、减小摩擦、防粘接、增强导电性等作用,已在航空、航天、电子等领域广泛应用。在某些特定的工作环境中,还要求镀银层能承受较高的工作温度和较大的动态负荷。如部分航空器零件均需镀覆银层,除设计的银镀层厚度较厚外,更重要的是保证银层的工作可靠性,具备可靠的工作寿命,这不仅要求镀银层结合力优良,还需要有理想的机械耐磨性。但普通镀银层具有质软、耐磨性不强的弱点,在使用中易出现银层磨损而露出基体的现象,影响其正常工作状态,,如耐磨性、硬度、抗冲击性能等。

至上世纪70年代中期以来,对无氰镀银大量研究试验的烟酸镀银、咪唑磺基水杨酸镀银、亚氨基二磺酸铵镀银等,已在某些工厂中投入小批量生产,但因工艺稳定性及镀层质量存在一些问题,实际上应用的不多。传统的直流电镀镀银层硬度低、耐磨性差、承受动态负载和冲击能力低等不足。1993年3月出版的《电镀工艺学》第12章第2节第214～215页公开了一种新的脉冲镀银方法，该方法包括氰化脉冲镀银的镀液成分及工艺条件、无氰脉冲烟酸镀银的镀液成分及工艺条件，缺点是用该方法制作的脉冲镀银层硬度、耐磨性相对于普通镀银层无明显提高，且烟酸是有机添加剂，易造成镀层脆性增加，在生产中对其含量的分析和调配难度大。脉冲无氰镀银是在磁场和脉冲电流作用下的无氰镀银工艺方法。该方法的特征包括：镀件化学除油、化学除绣、光亮镀镍、活化处理、浸银、脉冲镀银、钝化处理、干燥，最终制得镀银成品。其中主要工序是脉冲镀银，脉冲镀银液的配方为：硝酸银50～60g/L，硫代硫酸钠250～350g/L，焦亚硫酸钾90～110g/L，硫酸钾20～30g/L，硼酸25～35g/L，光亮剂5ml/L；操作工艺条件为：械搅拌，镀银液pH值为4.2～4.8，温度为20～40℃，镀银时间为10分钟，平均脉冲电流密度0.7～1.1A/dm。主要工艺步骤包括：镀件化学除油→水洗→化学除绣→水洗→光亮镀镍→水洗→活化处理→水洗→浸银→水洗→脉冲镀银→水洗→钝化处理→干燥→成品。

随着电子工业的发展应运而生的脉冲电镀新技术,在国内外越来越广泛地引起电镀业内工作者的关注，近年来也有很大的进展，新近提出了提高镀银层性能的双向脉冲镀银研究。所谓双向脉冲镀银是在特定的镀银电解溶液中,采用正向和负向方波脉冲施加在零件上,先用一定波数和脉冲高度的正脉冲对零件进行电镀处理,再用一定波数和脉冲高度的负脉冲对零件进行反镀,交替进行,使镀层晶粒细化,改善和提高镀层性。双向脉冲电镀又称周期换向脉冲电镀。周期换向脉冲电镀与单脉冲电镀相比,具有以下优越性:

(1)反向脉冲可有效改善镀层的厚度分布,镀层厚度更均匀,整平性更好;

(2)反向脉冲的阳极溶解使阴极表面金属离子的质量浓度迅速回升,利于下一个阴极周期使用高的脉冲电流密度,又使得晶核的形成速率大于生长速率,镀层致密度进一步提高;

(3)反向脉冲的阳极剥离使镀层中有机杂质(含光亮剂)的夹附大大减少,因而镀层纯度更高,抗变色能力更强,这一点在氰化镀银中尤为突出;

(4)反向脉冲使镀层中夹杂的氢发生氧化,可消除氢脆或减小内应力;

(5)周期性的反向脉冲使镀件表面一直处于活化状态,可得到结合力好的镀层;

(6)反向脉冲有利于减薄扩散层的实际厚度,提高阴极电流效率,因此合适的脉冲参数会使镀层的沉积速率进一步加快。